68. 潮汐的成因

侯工

潮汐是指地球上的海水、大气和地壳等发生周期涨落变化的现象，主要表现在海水的涨落上——白天为潮，夜晚为汐。每月的农历初一至初五（或农历十六至二十）为大潮汐；农历初六至十二（或农历二十一至农历二十五）为小潮汐；而初九或二十四为最小潮汐。每天的潮汐时间均后延48分钟左右，如此周而复始。

一般人以为引起潮汐的原因主要是月球对海水的引力，其实这是错误的。

大话怕计数。下面通过计算来说明：

海水所受的力有：（1）结构力；（2）太阳引力；（3）月球引力；（4）膨胀力；（5）重力；（6）离心力。

假设海水质量为m海，

一，太阳质量m日= 1.98×10^30kg，太阳到地球平均距离r1=1.496×10^11m.

根据万有引力公式，则有太阳对海水的引力

F日=Gm日m海/r1^2(G=6.67×10^-11 N·m^2/kg^2)

=m海×6.67×10^-11×1.98×10^30/(1.496×10^11)^2

=5.901×10^-3m海

二，月球质量m月=7.348×10^22kg，

地月距离r2=3.844×10^8米

则有月球对海水的引力

F月=Gm月m海/r2^2

=m海×6.67×10^-11×7.348×10^22/(3.844×10^8)^2

=3.3169×10^-5m海

三，离心力=m海(v^2)/r（v为赤道线速度=465.18m/s地球半径r=6.3781*10^6m）

=3.3927×10^-2m海

离心力比日月引之和还要大。离心力使赤道附近的海水均匀加厚，从而增大潮汐的强度。但由于是均匀的，所以不会产生周期起落。

四，重力=m海g=9.8m海

由上可见：重力最大，使海水吸附在地球上，但由于它是均匀分布的，且与结构力互相抵消，因而也不会产生周期起落。

太阳引力除以月球引力：

5.901×10^-3m海/3.3169×10^-5m海=178(倍)

太阳引力是月球引力的178倍，是产生潮汐的主因。

为什么人们以为月球是引起潮汐的主因？

因为月球可以运行到与太阳同一侧（或对面一侧），这时两者的引力就会产生叠加效应，从而加强了潮汐的能量，所以在感觉上，人们就以为是月球在起主要作用。平时，是日月的矢量合力对潮汐发生作用，是潮汐不可或缺的因素，这也突显了月球引力的作用。

为什么每天潮汐推迟48分钟？

——潮汐是太阳和月球引力的矢量合力作用的结果。一年365天，1月365/12=30.42天。月球一月为27.32天。每月月球慢3.1天=4464分钟，每天慢4464/30.42=147分钟，但是由于太阳是主力，太阳的作用是主要的，日月矢量合力每天慢48分钟，所以每天潮汐推迟48分钟。

既然潮汐是太阳和月球引力的矢量合力作用的结果，在日月同侧的日子里，似乎地球只有向阳一面（白天）有潮，为什么地球背面（夜晚）仍有汐呢？

——这是因为膨胀力在起作用。根据膨胀力和万有引力的关系，太阳引力加上月球引力之和等于膨胀力，这样白天和夜晚两边的拉力是相等的，所以任何时候地球背面（夜晚）也是有汐的。

为什么每月的农历初一至初五（或农历十六至二十）为大潮汐；农历初六至十二（或农历二十一至农历二十五）为小潮汐；而初九或二十四为最小潮汐？

——因为每月的农历初一至初五月球和太阳在地球的同一侧，两个引力同一方向，两力合作共同拉动海水，而农历十六至二十月球在太阳的对面，两个引力在相反方向对拉，两种情况对海水都是两个引力之和，所以是大潮汐；农历初六至十二（或农历二十一至农历二十五）月球分别在垂直于日地连线的两侧，两者矢量合力与日地连线成一定角度，量值较前为小，所以为小潮汐，而初九或二十四月球正好在太阳的斜对面，两个矢量引力的合力垂直于日地连线，将海水拉向日地连线的两侧，减小了潮汐，所以为最小潮汐。

为什么月球引力比离心力、膨胀力、太阳引力小，却能够对潮汐兴风作浪呢？

——通过上面论述可知，太阳引力、膨胀力和离心力是潮汐的基础，由于月球的特殊运行，可以穿插于日地之间，使其引力在这个基础上，与太阳引力形成合力，从而打破太阳引力、离心力和膨胀力的平衡状态，这好比是压死骆驼的最后一根稻草，因而不需很大力就可掀起大浪了，如果碰上特殊地形，甚至会形成滔天大潮，如钱塘江大潮、亚马逊大潮、恒河大潮等。

综上所述，潮汐是太阳引力、月球引力、膨胀力和离心力共同作用的结果，由于月球引力可以与太阳引力形成不同的矢量和，所以突显了月球引力的作用。其中的膨胀力往往被忽视。如果没有膨胀力，当日月在同一侧时，就只有潮而没有汐了。